第4章第1节物质跨膜运输的实例

第四章物质的输入和输出第1节物质跨膜运输的实例1新旧脉络2基础知识3课内探究4指点迷津5学霸记忆6训练巩固7课时作业新旧脉络学习目标1．理解植物细胞质壁分离与复原的原理。2．学会观察植物细胞的质壁分离和复原。3．举例说出细胞膜是选择透过性膜。核心概念浓度差半透膜原生质层伸缩性基础知识一、细胞的吸水和失水1．原理细胞吸水和失水的原理是________作用，该作用发生须具备两个条件：渗透2．动物细胞的吸水和失水1条件①动物细胞可以构成一个渗透装置，其中细胞膜相当于________。②细胞膜两侧存在________。2吸水与失水①当外界溶液浓度小于细胞质浓度时，细胞________；②当外界溶液浓度大于细胞质浓度时，细胞________；③当外界溶液浓度等于细胞质浓度时，水分_________________________。半透膜浓度差吸水膨胀失水皱缩进出细胞处于动态平衡3．植物细胞的吸水和失水1成熟植物细胞的结构2质壁分离与质壁分离复原①当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，细胞失水→质壁________；②发生质壁分离的细胞，当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞吸水→质壁________；③当外界溶液浓度等于细胞液浓度时，水分_____________________。分离分离复原进出细胞处于动态平衡二、物质跨膜运输的其他实例1．将人的红细胞放入4℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，其主要原因是蒸馏水大量进入红细胞。2．植物细胞质壁分离的过程中水分子的扩散只能单向进行。3．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成。4．成熟植物细胞在高浓度溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透过性。5．质壁分离是指原生质层与细胞壁分离。6．渗透作用的发生必须依赖半透膜和膜两侧的浓度差。√判断题×××√√7．同种细胞吸收不同矿质元素离子的速率都相同。8．番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等。9．细胞吸水和失水是水分子逆相对含量梯度跨膜运输的过程。10．无机盐离子可以逆相对含量梯度进行跨膜运输。×√××课内探究知识点1渗透现象及原理分析4．三种渗透模型的比较1．有的黑心商贩向猪、牛、羊肉中注水，以增加肉的重量，他们能注进去吗？这体现了什么生物学原理？提示：能。体现了动物细胞通过渗透作用吸水的原理。2．你知道盐碱地庄稼不易成活的主要原因吗？提示：盐碱地的土壤溶液浓度高，导致植物根细胞从土壤中吸水困难，有些植物根细胞可能反而失水，使植物因水分供应不足而死亡。2019·福建厦门高三期末下列现象属于渗透作用的是A．水分子通过细胞壁 B．葡萄糖分子通过细胞膜C．＋通过原生质层 D．水分子通过原生质层渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。在D项中，水是溶剂分子，原生质层可以看作半透膜。D典例1【规律总结】有关渗透现象的三点提醒1两溶液间的水分子进行双向运动，实际观察到的只是水分子双向运动差异所导致的液面变化。2当液面高度不再变化时，水分子仍进出半透膜，但进出达到平衡。3若溶质分子能通过半透膜，则先是浓度高的一侧液面升高，随后另一侧液面上升，最后达到渗透平衡。〔变式训练1〕2019·醴陵二中、醴陵四中两校联考如图所示，a、b、c表示某植物体的三个相邻的细胞，它们的细胞液浓度为a>b>c，则它们之间的水分渗透方向应是A．A B．BC．C D．DC已知细胞液浓度大小关系为a＞b＞c，根据渗透原理可知，水分子总是从低浓度溶液向高浓度溶液扩散，因此它们间的水流方向是b→a、c→b、c→a，故选C。一、植物细胞的吸水和失水的实验探究1．植物细胞与渗透装置的比较据图分析可知，一个植物细胞类似于一个渗透装置。知识点2探究植物细胞的吸水和失水2．探究性实验的一般过程：根据观察到的现象，提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→总结交流→进一步探究。3．假设：原生质层相当于一层半透膜。4．预期结果：由于原生质层相当于一层半透膜，水分子可以自由透过，而蔗糖分子不能透过。因此，在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小，发生质壁分离。5．装片制作示意图及实验流程1装片制作示意图2实验流程6实验结果9．实验操作中注意的问题1实验材料：选择实验材料是实验成功的关键之一。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验，便于观察实验现象，如紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。2实验试剂：①浓度适宜：a．若蔗糖溶液浓度过低，不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长。b．若蔗糖溶液浓度过高，可能造成植物细胞失水过多、过快而死亡。②种类得当：a．若使用质量浓度为1mol/L的NO3溶液，则细胞能发生质壁分离，并能自动复原。因为＋和NO可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，细胞渗透吸水。b．若使用质量浓度为1mol/L的醋酸溶液，则不发生质壁分离及复原现象。因为醋酸能杀死细胞，使原生质层失去选择透过性。3实验操作过程：①滴加蔗糖溶液或清水时，应在载物台上操作，故滴加液体不要太多，避免污染物镜镜头。②观察质壁分离的时间不宜过长，以免细胞因长期处于失水状态而死亡，影响对复原现象的观察。知识贴士并非所有的细胞都可以发生质壁分离现象①成熟的植物细胞具有大液泡，质壁分离现象明显，而未成熟的植物细胞没有大液泡，质壁分离现象不明显，不易观察。②动物细胞由于没有细胞壁，故不发生质壁分离现象。③质壁分离中的“质”指的是原生质层，而不是细胞质。④发生质壁分离后，细胞膜与细胞壁的间隙内充满了蔗糖溶液因为细胞壁具有全透性。⑤质壁分离发生的原因是外界溶液浓度大于细胞液浓度，随着细胞渗透失水，虽然细胞液浓度会增大，但可能仍然小于外界溶液浓度此处指的是物质的量浓度，不是质量浓度。1．为什么要用紫色洋葱外表皮作为实验材料？提示：紫色洋葱外表皮细胞的细胞液中有花青素，使液泡中的细胞液呈紫色，有利于观察。2．实验中共涉及三次显微镜观察，其中第一次观察的目的是什么？提示：观察正常洋葱鳞片叶外表皮细胞的状态，以便与处理后的状态形成对比。3．本实验选用03g/mL的蔗糖溶液作试剂，若浓度过高或过低对实验有何影响？提示：选用03g/mL的蔗糖溶液作试剂，既明显出现质壁分离，又不会杀死细胞。若浓度过高，质壁分离速度过快，细胞会因失水过多而死亡，不能再进行质壁分离复原；若浓度过低，不能引起质壁分离或质壁分离速度太慢。4．发生质壁分离的洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是何物质？提示：因为细胞壁是全透性的，所以洋葱表皮细胞的原生质层与细胞壁之间是蔗糖溶液。2019·泉港一中期末在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是A．由甲到乙，紫色液泡变小，颜色变浅B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低D．由乙转变为丙的过程中，水分子只能从胞外扩散到胞内B典例2由图可知，乙发生质壁分离的程度比甲大，所以从甲到乙的过程中，失水增多，液泡逐渐变小，颜色逐渐变深，A错误；甲、乙可表示洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离，丙可表示质壁分离后复原，可在同一细胞内依次发生，B正确；由图可知，乙细胞质壁分离程度大，失水多，则细胞液浓度高于甲细胞，C错误；由乙转变为丙的过程是质壁分离的复原过程，此时细胞液浓度大于外界溶液浓度，所以水分子从细胞外扩散到细胞内的速率大于从细胞内扩散到细胞外的速率，D错误。〔变式训练2〕2019·河南省洛阳市高一期末用洋葱鳞片叶表皮细胞制备“质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是A．正在发生质壁分离的细胞，其细胞液的吸水能力逐渐减弱B．质壁分离后完全复原的细胞，其细胞液浓度最终与外界溶液浓度相等C．用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离自动复原现象D．在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会涨破D正在发生质壁分离的细胞，由于不断失水，导致细胞液浓度增加，吸水能力增加，A错误；由于有细胞壁的保护，细胞不可能无限吸水，因此质壁分离复原后细胞液的浓度可能大于外界溶液浓度，B错误；若硝酸钾溶液浓度过高导致植物细胞过度失水而死亡，则不能发生质壁分离自动复原，C错误；在盖玻片一侧滴入清水，细胞吸水膨胀但不会涨破，D正确。指点迷津2019·河南省三门峡市高一期末取某一红色花冠的2个大小相同、生理状态相似的花瓣细胞，将它们分别放置在甲、乙两种溶液中，测得细胞失水量的变化如图1，液泡直径的变化如图2，下列叙述正确的是A．甲、乙两种溶液的浓度不同，溶质则可能相同B．第2分钟前乙溶液中花瓣细胞的失水速率大于甲溶液C．第4分钟后乙溶液中细胞由于失水过多而死亡D．图2中曲线Ⅰ和图1中乙溶液中细胞失水量曲线对应D典例3图1两条曲线的差异是甲、乙溶液溶质不同，甲溶液中溶质不能被细胞吸收，乙溶液中的溶质可以被细胞吸收，故A项错误；据图1分析，第2分钟前甲溶液中花瓣细胞的失水速率大于乙溶液，B项错误；第4分钟后乙溶液中细胞由于吸水会发生质壁分离复原，C项错误；分析题图2可知，Ⅰ液泡先变小后恢复到原样，即植物细胞先发生质壁分离，后发生质壁分离复原，为乙溶液中的变化曲线。Ⅱ液泡先变小后维持不变，为甲溶液中的变化曲线，D项正确。学霸记忆1．渗透作用1概念：指水分子或其他溶剂分子通过半透膜从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。2发生条件：一是具有半透膜，二是半透膜两侧具有浓度差。2．原生质层：细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。3．植物细胞的